20
プレストレストコンクリート

プレストレストコンクリート · )の技術は、1905年に海外より導入され現在にいた るまで研究・開発がされてきました。 オリエンタル白石(旧

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

プレストレストコンクリート

プレストレストコンクリート(以下 PC)の技術は、1905 年に海外より導入され現在にいた

るまで研究・開発がされてきました。

オリエンタル白石(旧オリエンタルコンクリート)は 1952 年に設立され、日本ではじめて

鉄道用の「PCマクラギ」の製造を開始しました。その後、様々な土木分野にPCの技術を活用

し、数多くの施工実績をあげています。

PC とは Prestressed Concrete(プレストレストコ

ンクリート)の略称で、直訳すれば「あらかじめ応力を

与えられたコンクリート」のことです。PC の技術を

用いることによって、コンクリートの最大の弱点(圧縮に

は強いが引張には弱い)を克服することができる技術で

す。

PC構造物とは、高強度の鋼材(PC鋼材)で圧縮応

力(プレストレス)を与えることにより補強したコンク

リート部材で構成させた構造物のことで、軽量で高品

質・高耐久性を備えています。

PCの技術は、道路橋や鉄道橋、防災構造物や海洋構

造物など、私たちの生活にかかわる様々な場所で活躍し

ています。

工法の概要

特長

はじめに

●コンクリートの最大の弱点である荷重によるひび割れの発生を防止することができ、

鉄筋コンクリート構造よりも部材の寿命が長持ちします。

●部材断面の寸法を小さくすることができ、その分、部材は軽くなります。

●スパン(PC 桁を支える間隔)を大きく取ることができます。

●コンクリートにひび割れが入らないため水密性が高くなります。

●自由な形の部材や断面を容易につくることができます。

●鋼橋と比べると騒音の発生を少なくできます。

●鋼橋と比べると錆の心配がないので、塗装による維持管理の必要がなく、

ライフサイクルに対する全体のコストが安くなります。

圧縮力

引張力

コンクリート

鉄筋

PC 鋼材

PC構造物は、強くて

耐久性に優れているん

だね。

概要と特長を

説明するね。

世界初や国内最大規模の

橋梁をたくさん建設して

いるんだね。

◆神原橋

◆安家川橋梁

◆森のわくわく橋

◆木曽川橋

◆志津見大橋

◆大平高架橋

適用例

公園内の歩道橋

世界初のPC・鋼複合連続エクストラドーズド橋

国内最大の PC トラス橋

国内最大の押出し工法

ロアリング工法として国内最大

世界初の複合トラス桁とPC箱桁の連続構造

第二名神高速道路の橋梁

深い渓谷に建設されたアーチ橋

三陸鉄道北リアス線の橋梁

複合トラス橋

第二東名高速道路の橋梁

世界初の外ケーブル併用吊床版橋

オリエンタル白石が

施工した橋梁の一部

を紹介するね。

PC工法の適用例

オリエンタル白石では様々な分野にPC技術を適用して、多くの実績をあげています。

◆PCR工法

◆PC-壁体

◆羽田空港の PC 舗装

◆PC シェッド

◆PC 卵形消化槽

◆PC カーテン式消波堤

◆大阪モノレールの軌道桁

橋梁の他にも色々な

構造物をつくってい

るんだね。

橋梁以外の構造物

を紹介するね。

羽田や沖縄モノレールなどでも施

工しています

成田空港や関西国際空港などでも

施工しています

PC 桁を推進して(土に押し込み)

アンダーパスを構築する工法です

PC 部材を用いた土留め工法

です 落石から道路を守る構造物です

下水を処理するためのタンク

構造物です

大きな波をうち消し、港や海岸を

守る構造物です

ニューマチックケーソン

はじめに

ニューマチックケーソン(Pneumatic caisson)は、約 170 年前に誕生した、Pneumatic(空気の)caisson

(函)というフランス語を語源とする工法です。

橋梁基礎や地下室など、地下構造物をつくるための工法の1つで、日本には約 90 年前の関東大震災復興事

業において初めて導入されました。その後今日に至るまで、様々な技術開発によって活用の場を広げ、多くの

構造物をつくり出している工法です。

工法の概要

地下に構造物を作るには地盤を掘削しますが、掘削に伴い地下水が浸入します。この地下水の処理によっ

ては地盤沈下発生など、周辺環境への影響があります。ニューマチックケーソンの面白いところは、その水

を除去する方法として圧縮空気を利用する点です。地上で構築した函(躯体)の下部に空間を設けて、地下

水圧と見合った圧縮空気を送り込み、地下水の侵入を防ぎながら地上と同じ状態で土の掘削・排土を行いま

す。すると、躯体の自重で地下に沈下していきます。

コップを傾けないように水の中に真っすぐに押し込むと、

コップの中に水が入ってこない!なぜでしょう?

これは、コップ内にある空気が水を押し返して水が入って

くるのを防いでいるためで、コップ内の空気と水の圧力が釣

り合うと起こる現象です。空気圧をコントロールすることが

この工法のポイントです。

圧気工法の原理

④完成 ケーソンが所定の深さまで沈

下したら、設備を撤去して、

完了です。

この後、用途に合わせて追加

の工事を行い、橋脚やポンプ

場など、様々な構築物として

使用します。

①ケーソン本体の構築 作業を行うための空間を設け

た構造物(函)を

構築します。

②設備の設置と掘削の開始 作業室に設置した掘削機械

(ショベル)で土砂を掘削し、

専用の設備で地上へ運び出し

ます。

③掘削と沈下の繰返し 掘削と土砂の運び出しを行う

と、ケーソンが自身の重さで

沈んでいきます。

構造物の目的の大きさ、深さ

になるまで、ケーソンの

構築と沈下を繰り返します。

作業室 ショベル

土砂搬出

設備

橋脚やポンプ場になる巨大な

コンクリートが、そのままの

大きさで地下に設置していく

様子は迫力満点だよ。

掘削作業箇所に圧縮空気を利用し、地下水を排除する方法を圧気工法といいます。

圧縮空気

空気

適用例

◆橋梁や鉄道高架橋の基礎

◆上下水道施設 ◆火力発電所などのエネルギー施設

◆地下鉄・地下トンネル施設

◆大規模地下駐車場 ◆発進・到達立坑

◆港湾施設

◆狭隘地における地下構造物

九州新幹線

東尾久浄化センター

静岡駅前地下駐車場 御徒町ビル地下室 柴島発進立坑

パリのエッフェル塔や

ニューヨークのブリックリ

ン橋もこの工法で施工して

いるんだね。

日本では、どんなところで使

われているのかな?

【高い耐震性と信頼性】

レインボーブリッジ 大宮アンダーパス・都市地下鉄

川越火力発電

名古屋西航路高潮防波堤

ニューマチックケーソンは、大きな構造物を土の中に貫入して、基礎底面積全体で荷重を支えているこ

とから、耐震性に優れており、地震の多い日本では大変優位な工法です。

それを証明したのが、信濃川河口にかかる萬代橋です。

萬代橋は 1964年 6月にお

きた新潟地震で、信濃川に

架かる橋梁で唯一地震に

耐え、被災者救援の交通に

使われたんだよ。

オリエンタル白石では、都市化や環境問題など時代の要望に合わせて様々な技術開発を行い、ニュー

マチックケーソン工法の可能性を広げています。

過去、機械操作は作業室内で人が行っていましたが、

高気圧作業の負担を軽減するために、掘削作業、掘削機

械の組立・解体作業や機械メンテナンス全てを遠隔操作

で行える専用のロボット開発を行いました。 こうした開発により、作業を完全無人化することで、

作業効率や安全性の向上を図ることができます。

新しい技術

無人化設備

スリムケーソン工法

Eco-ケーソン工法

【無人化ロボットシステム】

地下水の流れを

保全

狭い所に

丈夫な基礎

高気圧下作業の

完全無人化

小さなニューマチックケーソンは、作業空間が狭いた

め、従来の設備を設置することができず、人の力で掘削

を行わなければなりませんでした。 これに対して、当社では小型の機械で掘削を可能にす

るスリムケーソン工法を開発しました。狭い場所でも施

工の機械化が可能になったことで、作業効率が格段にア

ップし、都市部をはじめ、既設構造物の多い場所へのス

リムケーソン工法の需要が高まっています。

地下に構造物をつくる時に行う、大規模な山留め壁等

により、地下水脈を遮断することで地下水位の変動な

ど、環境に影響を与えることがあります。 地下空間利用への需要が拡大している今日では、この

地下水への対策が重要な課題となります。 Eco-ケーソン工法は、目的構造物のみを地下に作るた

め、地下水脈を遮断する必要がなく、地下水位の変動を

おこさないことから、環境や周辺の構造物への影響が最

小限で済みます。

ジオリフレケーソン工法

汚染土を構造物

内部で処理

コンクリートで構築したケーソンは気密性が高く、内

部の物質を周囲に漏らしません。このため、ケーソン躯

体内部に汚染土壌を閉じ込めることが可能です。また、

施工時の汚染物質の拡散も防止します。

ニューマチックケーソンは、みんな

の生活を地下から支えているんだ。 この工法の可能性を広げる仲間を

待っているよ。

【九州新幹線】

施工面積の狭い場所で運行を止めずに工事を行いました。

私たちの足下で、 色んな工夫がされて

いるんだね。

汚染土壌

補修・補強

-1-

オリエンタル白石の補修・補強技術

これからリニューアル時代を迎え、得意分野であるPC技術・基礎

技術の補修・補強を中心に様々な新技術・新工法を開発しています。

① Kui Taishin - SSP工法

⑤ STEP工法

② PCウェル - リフレ工法

⑪ 高強度炭素繊維グリッドを

用いたモルタル増厚工法

⑧ SLJスラブ工法

⑨ SCBR工法

-2-

⑥ TCユニット方式

電気防食工法

⑦ ONR工法

③ ピア - リフレ工法

④ ピア - リフレ工法(曲げ補強仕様)

⑩ NAPPアンカー工法

⑫ Air - des 工法

⑬ RC・PCタンク

耐震補強工法

-3-

下部工の技術

パイルベント橋脚は、昭和 30~40 年代に安価で施工性に優れることから全国に数

多く造られました。耐用年数や現在の設計基準では耐震性が問題となっています。

Kui Taishin - SSP 工法は、既設杭に補強鋼板を巻き立て圧入により杭地中部まで

挿入し、空隙部にモルタル充填し既設杭と一体化させることで耐震性を向上させる工

法です。当社と土木研究所との官民共同研究で開発されました。パイルベント橋脚以

外の基礎杭への応用も計られています。

① Kui Taishin‐SSP工法 ~パイルベント橋脚・杭の耐震補強工法~

PCウェル橋脚は、圧入オープンケーソン工法の一種で昭和 40 年代から造られ、道

路橋・鉄道橋・水管橋・送電鉄塔など採用されています。PCウェル橋脚は、橋脚と基

礎の区分がない柱状体基礎と呼ばれる構造で、耐震補強するにあたり、補強方法が確立

されていませんでした。そこで、開発されたのがPCウェル-リフレ工法です。

SSP工法と同様に、PCウェル橋脚に補強鋼板を巻立て圧入し一体化する工法です。

② PCウェル‐リフレ工法 ~PCウェル橋脚の耐震補強工法~

河川等の水中および地中部の既設構造物(橋脚・基礎)の補修・補強を行うためには、

周囲を締め切るための仮設工事を行い、掘削する必要があります。

STEP工法は、圧入式の鋼製パネル仮締切工法で、狭い桁下空間での施工性に優れ、

大規模な浚渫を行う必要がなく、鋼製パネル締切内の掘削のみを行うことから、排出土

砂の発生が少なく、河川環境への影響を最小限にできます。

⑤ STEP工法 ~水中既設構造物の仮締切工法~

ピア-リフレ工法は、橋脚廻りの掘削を行わず、橋脚上部にて鋼板巻立てを

行い圧入により橋脚下部まで挿入するRC橋脚のせん断補強工法です。

狭隘な作業空間における施工性に優れ、仮締切などの仮設工事が不要であ

り、既設橋脚に与える影響、周辺環境に与える影響の少ないコンパクトな施工

が出来る工法です。

③ ピア‐リフレ工法 ~RC橋脚の耐震補強工法(せん断補強)~

ピア-リフレ工法(曲げ補強仕様)は、ピア-リフレ工法の特長を活か

し、せん断補強に加え、曲げ耐力向上に対応させるために開発したRC橋

脚の曲げ補強工法です。補強鋼板を巻き立て、圧入し、補強鋼板と既設橋

脚の隙間でフーチングを削孔し、軸方向鉄筋をアンカー定着した後、コン

クリートを充填します。

④ ピア‐リフレ工法(曲げ補強仕様) ~RC橋脚の耐震補強工法(曲げ補強)~

-4-

陽極ユニット

照合電極

測定端子

排流端子

コンクリート

鉄筋

上部工の技術

近年、損傷したRC床版を取り替える事例が増えています。その際、

疲労耐久性に優れ、急速施工が可能な工場で製作されたプレキャストP

C床版が多く採用されています。

SLJ スラブ工法は、プレキャスト PC 床版の継手部にエンドバンド鉄

筋を用いた鋼道路橋 RC 床版の取替え工法で、施工性に優れ、かつ床版

厚を薄く軽くすることができる工法です。

⑧ SLJスラブ工法 ~床版の取替え工法~

プレテンション方式PC連続桁橋は、プレテンション方式プレキ

ャスト桁を単純桁として架設し、中間支点上で現場打ちコンクリー

トを用いて主桁を橋軸方向にRC構造で連結することにより、連続

桁とする橋梁形式です。

SCBR工法は、このプレテンション方式PC連続桁橋の連結部

について、施工性・経済性・耐久性・景観などに配慮し開発した新

しい工法です。SCBR工法を用いることで、短期間での架替えが

可能となります。

⑨ SCBR工法 ~劣化したRC橋の架替え工法~

コンクリート構造物は、飛来塩化物や海砂、凍結防止剤などによる塩分など劣

化因子が侵入することにより、コンクリート中の鉄筋が腐食し、耐久性が低下し

ます。

電気防食工法は、コンクリート中の鉄筋に電気を流すことで腐食の進行を抑制

する工法です。チタン製ラス材を用いることでコストの縮減を可能としました。

⑥ TCユニット方式電気防食工法 ~電気防食工法~

ONR工法は、断面修復工と表面被覆工で構成された、コンクリート構造物の

損傷・劣化に対する補修および予防を目的に開発された工法です。ONR工法の

塗装膜の主材料は、クロロプレンゴムであり、ひび割れ追従性に優れます。ON

R工法は、劣化要因および対策別に5種類の仕様があります。

⑦ ONR工法 ~コンクリート表面保護工・はく落防止工~

・ONR工法 Part1(塩害劣化防止仕様) ⇒ 塩害・中性化対策

・ONR工法 Part2(アルカリ骨材反応制御仕様) ⇒ アルカリ骨材反応対策

・ONR工法 はく落防止仕様 ⇒ 予防保全(コンクリート片落下防止)

・ONR工法 新設仕様 ⇒ 予防保全(劣化因子侵入抑制)

・ONR工法 桁端防水仕様 ⇒ 予防保全(桁端部の保護)

●エンドバンド鉄筋

◎ SCBR 工法による連結構造

◎ 従来の連結構造

-5-

その他の技術

NAPPアンカー工法は、NAPPユニットを既設

コンクリート構造物に削孔した穴に設置し、プレスト

レスを導入することで「既設・新設」コンクリートを

結合する工法です。橋梁や建築物の耐震補強工事など

に利用できる新しいアンカー工法です。

⑩ NAPPアンカー工法 ~中空PC鋼棒を使用した結合工法~

RC・PCタンク耐震補強工法は、既設のコンクリート製または、P

C製タンクを耐震補強する工法です。タンクの外側にPC製の壁を構築

して耐震補強を行います。プレストレスの導入は、現場で容易にプレテ

ンション方式によりプレストレスを導入できるNAPPアンカー工法を

用いて行います。

⑬ RC・PCタンク耐震補強工法 ~タンクの耐震補強工法~

農業水路は、水を農地や水田に導くための重要な施設ですが、現在、

ひび割れや強度低下、漏水などの劣化や耐用年数を超過した施設の老朽

化が進行しています。また、耐震性の不足が懸念されています。高強度

炭素繊維グリッドを用いたモルタル増厚工法は、ひび割れや漏水などの

補修と、耐震性の向上を図る工法です。

⑪ 高強度炭素繊維グリッドを用いたモルタル増厚工法 ~水路トンネルの耐震補強~

空気注入不飽和化工法とは、液状化対象砂地盤に空

気を注入する液状化対策工法です。本工法は、飽和砂

に空気を注入して、わずかに不飽和な状態にするだけ

で液状化強度が大きくなる事に着目しています。津波

堤防や道路盛土に適用できる工法です。

⑫ Air-des工法(空気注入不飽和化工法) ~空気を注入する液状化対策工法~

その他工法

・外ケーブル補強工法 OES工法(床版橋補強工法)

・外ケーブル補強工法 OFT工法

・中間定着工法

・グラウト再注入工法

・床版取替工法 OJS工法

・杭基礎耐震補強工法 In-Cap工法 などなど

道路堤防

津波堤防

-6-

PCウェル-リフレ工法

: 九州自動車道(向佐野橋)

PCウェル-リフレ工法

: 境川高架橋

施工実績紹介

フラッグ凡例

紅・・・Kui Taishin-SSP工法

青・・・PCウェル-リフレ工法

黄・・・ピア-リフレ工法

緑・・・STEP工法

赤・・・SLJスラブ工法

橙・・・SCBR工法

Kui Taishin-SSP工法

: 東京モノレール

ピア-リフレ工法 : 鳴瀬大橋

STEP工法 : 国道 449 号本部大橋

全国各地で施工実績を重ねています。

あなたの街のあの橋もオリエンタル白石が治しています。

検検 索索 ⇒ http://www.orsc.co.jp/tec/map_hokyo.html

SCBR工法 : 沖縄自動車道(億首川橋)

SLJスラブ工法

: 九州自動車道(向佐野橋)

■新技術・新工法一覧

用 途 工 法 名 NETIS登録番号

有用な新技術 施工実績

(施工中含む)

柱状体基礎(杭)の

耐震補強

Kui Taishin-SSP工法 KT-000101-V

準推奨技術 109件

PCウェル-リフレ工法 KT-000063-V

※掲載期間終了 17件

橋脚の

耐震補強

ピア-リフレ工法 KT-060074-V

※掲載期間終了 29件

ピア-リフレ工法(曲げ補強仕様) KT-120096-A ―

コンクリート

構造物の補強

NAPPアンカー工法 KK-060039-A

※掲載期間終了 17件

高強度炭素繊維グリッドを用いたモルタ

ル増厚工法 ― ―

橋梁の補強 外ケーブル補強工法

(OES工法,OFT工法) ― 96件

補修技術

TCユニット方式電気防食工法 QS-150011-A ―

ONR工法

・Part1

・Part2

・はく落防止仕様

・新設仕様

・桁端防水仕様

KT-990214-V

KT-070087-V

KT-990214-V

526件

118件

178件

7件

2件

取替技術 SLJスラブ工法 KT-070081-VE 27件

SCBR工法 ― 4件

水中構造物の

仮締切 STEP工法

KT-070065-V 少実績優良技術

※掲載期間終了

26件

その他の

補修・補強技術

空気注入不飽和化工法(Air-des 工法) ― 2件

※実証実験

RC・PCタンク耐震補強工法 KT-050052-A

※掲載期間終了 3件

In-Cap工法 CB-030075-A

※掲載期間終了 4件

※NETISとは・・・国土交通省が運営する新技術情報提供システム(New Technology Information System)です。

現在、約5000件の新技術が登録されています。

登録された新技術の内、国土交通省に評価され、優れた技術は有用な新技術に選定されます。

・準推奨技術(53件):有用の新技術の中で、国土交通省が選定し、更なる普及啓発や活用促進を行う技術。

・少実績優良技術(23件):技術の優位性が高いと評価されるが、国土交通省での実績が少ない技術。

登録番号のアルファベット2文字は登録地方整備局を表しています。

KT:関東、CB:中部、KK:近畿、QS:九州

末尾のアルファベットは、以下の種別です。

-V(VE):NETIS(評価情報)に掲載された技術。国土交通省の評価を受けている技術です。

-A:NETIS(申請情報)に掲載された技術。国土交通省の評価を受けていない技術です。

2016.02.01

PC建築(プレストレストコンクリート建築)

PC建築 マスコットキャラクター

「プレぞう」

プレキャストプレストレストコンクリート工法(以下 PCaPC工法)は、あらかじめ工場で製作さ

れた柱、梁、床などの部材を現場にて組み立て、プレストレスを与えて一体化させる工法です。

天候に左右されない工場で製作された高品質の部材を使用できる、足場や支保工が少なく快適で安全

な現場環境が提供できる、いくつかの現場工程を省略できるため工期短縮できる、施工中の騒音・粉塵

や現場廃棄物を抑え、周辺環境への影響も低減できるといった様々な特徴があります。

また現在、資材調達が困難な東日本大震災の復興現場では、部材を搬入して組み立てるだけの

PCaPC 工法のニーズが特に高まっています。

【部材の製作】

天候に左右されない専用工場にて、高品質な

柱、梁、床などの建築部材を製作します。

【部材の架設】

工場で製作した部材を現場へ搬入し、クレー

ンを使って組み立てて行きます。その後プレ

ストレスを与えて一体化します。

プレキャストプレストレストコンクリート工法

製作・工事内容

完成写真

スタジアム スタンド観客席 大学研究施設

競馬場 スタンド観客席 福祉施設 屋根

組立てだから、現場での作業が速く

進むゾウ!

それに廃棄物も少なくて環境にも

優しいゾウ!

現場打ちプレストレストコンクリート工法(以下現場打ち工法)は、通常の鉄筋コンクリート造と同

様にコンクリートを打設した後に、現場で柱、梁、床などにプレストレスを与える工法です。

プレストレスが鉄筋コンクリートの弱点である引張応力を打ち消すため、よりロングスパンの部材や

大荷重への対応が可能となり、大空間を造ることができます。

また、構造物へのひび割れの発生を抑制し、たわみも制御できることから、建物の美観・景観を損ね

ず、高耐久で安心な居住空間を提供することができます。

現場打ちプレストレストコンクリート工法

1【配線作業】

梁などの配筋作業に合わ

せて、PC 鋼材を通すダク

ト(シース)を配置しま

す。

3【PC 鋼材の緊張作業】

コンクリート打設後、所定

の強度を確認し、PC 鋼材

を緊張して、プレストレス

を与えます。

工事内容

完成写真

2【通線作業】

配置したダクト(シース)

内に、PC 鋼材を挿入して

いきます。

プール屋根 大学 大講義室

庁舎

プレストレストコンクリートで、大空間

ができたゾウ!

体育館やプール、広い部屋が使いやすそ

うだゾウ!

体育館 屋根

耐震性能の不足した建築物を外部から補強する工法として、大地震に対しても建築物の崩壊を防ぎ、

居住者の生命と財産を守ることを目的として「PCa外フレーム工法」と「PCaブレース工法」の2

つの工法を開発しました。

現在までに学校、病院、庁舎、マンションなど多くの建築物の耐震補強を行っております。また今後

は首都圏を始めとした大都市の緊急輸送道路沿線建築物の耐震化についても、法改正や条例制定が行わ

れるなど特に重視されており、現場工期短縮による近隣環境への影響低減・リニューアルによる財産価

値向上・室内に立ち入ることのない外部からの工事が可能な工法として、特に注目されております。

建築物の耐震補強工法

PCa外フレーム工法

PCaブレース工法

小学校校舎の耐震補強 大学校舎の耐震補強

公営住宅の耐震補強 大学校舎の耐震補強

大地震からぼくらを

守ってくれるゾウ!